基于Surpac的盆地三维地质建模方法浅析
时间：2020-05-09 08:52:03 来源：达达文档网 本文已影响 人 
王天毅 曾忠诚 杨涛 张若愚 李琦 菅坤坤
摘要：随着我国地质事业进入了新阶段，出现了包含城市地质以及三维地质填图等新的领域，地质工作由传统的二维开始向三维转变，因此三维地质建模技术就显得尤为重要。文章以Surpac软件为基础，盆地三维地质建模为主干，通过建模流程、建模资料收集和整理、影响建模效果的因素分析等六个方面，详细介绍了三维地质建模的技术路线、技术方法和影响因素。三维地质建模过程实质是受各种地质资料约束而进行修正模型的过程，利用的地质资料越丰富构建的模型就越真实。三维地质建模技术在地质要素可视化和地质资料综合利用等方面具有显著的优势。
关键词：三维地质建模;Surpac;盆地
1.三维建模的流程概述
三维地质建模工作有一套技术流程。首先对工作区已有地质资料和生产资料进行收集，一般要收集工作区地质图、地质剖面图、物探剖面资料、断层资料、探槽和钻孔编录等资料，其次，对收集到的资料数据进行分门别类整理，根据项目的具体情况对整理后的数据分别进行处理，并转换成Surpac软件可以识别的数据类型，然后，将整理后的数据分别导人到Surpac软件中.再次进行数据的整理，并保存为Surpac软件默认的数据格式，最后，利用处理好的数据进行研究区地形、地层、断层三维建模，得到三维地质模型。
2.三维地质建模资料整理
地质资料包含的大量数据是整个三维地质建模工作的重要基础，但这些数据一般是不可以直接使用的，因此，资料的有效整合是整个项目得以顺利进行的第一步。收集和应用到的资料包括：工作区地质图、地质剖面图、物探资料、断层资料、探槽、钻孔和各种报告等资料。
2.1地质图
由于盆地一般进行三维地质结构调查，项目的重点在于地表以下内容，同时，盆地工作区范围一般比较大，尤其是盆地周边地区出露的地质体类型十分复杂，地质体的数量非常多，所以可以根据项目的工作重点和实际情况，以“盆地内部留重点，盆地边部留主体”为指导思想，需要将收集到的地质图进行重新整理，在整理的过程中以地质块体为划分重点，出露单独的、过于小的地质体选择去除，对单个出露面积小但同一类型出露范围较大的地质体进行合并，超过一定长度和流域面积的河流内容予以保留，其余的给予去除。首先将涉及的各地质图投影到同一中央经线并拼合在一起，然后进行合并地质图图面的整饰，在此过程中参考大中比例尺地质图，最后得到供建模使用的盆地地质图。
2.2地形图
地形图是一个地区最基本的资料，它可以直观地反映工作区的地形地貌特征。首先将涉及的地形图投影到同一中央经线并拼合在一起，其次，进行图面整饰，去除非等高线内容以及许多无属性的线段，给不带高程属性的地形线赋值，最后用Mapgis提取工作区范围内的地形文件，并将地形线的格式转换为.dxf格式，并单独保存。
2.3钻孔资料
钻孔数据是地质技术人员在野外钻探现场记录并整理的第一手技术资料，对于地质剖面的形成及其他深部信息的获取具有十分重要的作用。首先，将钻孔涉及的地层资料进行梳理，其次，根据最新的地质认识重新划分钻孔中的标志层，对已经废除的地层代号进行删除，对未细分的老资料进行重新分层，最后，将钻孔资料整理成表格方便以后查阅，同时，将整理好的钻孔位置投影在最新的地质图上。
2.4物探资料
虽然地下有钻孔资料可以显示地质情况，但仅仅是局部，且对于新生代沉积较发育的盆地而言，大多钻孔资料作用也有限，而物探的测量手段多样，探测深度可以达到项目的要求，所以，应尽可能收集各种比例尺物探（重、磁、电、震）资料，尤其是盆地内部或者穿越盆地的物探剖面资料对三维地质建模工作十分重要。首先根据地质认识对收集到的物探剖面数据进行重新解译，同时对未达到盆地边界的物探剖面结合钻孔资料进行合理延伸，其次，将所有解译的地质剖面进行参数变换，得到数条统一比例尺的地质剖面，最后，用Mapgis将解译的地质剖面线文件格式转换为.dxf格式，并单独保存。
2.5断层资料
盆地周边及盆地内部一般分布着数量众多的断层，有些断层不仅控制着盆地的边界，甚至控制着各个时期地层的展布，断层研究是三维地质结构调查工作的又一个重点。首先将收集到的各个时期的断层资料分类梳理，在此过程中需要参考收集到的探槽资料，其次，以最新的地质认识整理断层资料，将最新证明不存在的断层去除，断层位置不准及延伸不准确的进行修正，以前不存在但通过新技术发现的断层添加上去，确定各个断层之间的相互交切关系，最后将断层投影到最新的地质图上，同时资料整理成表格。
2.6地质剖面图
地质剖面图是反映工作区地质调查成果的一种基本图件。地质剖面图是划分地质单元的基础资料，是地质填图工作的前提。首先确定盆地的主构造线方向，收集剖面应该以垂直盆地主构造线方向的资料为主，若物探解译的地质剖面数量不能够满足建模要求，则需要多条图切剖面来弥补，确定合适的剖面间距，重点地层区剖面间距可适当进行加密，剖面横纵比例尺一致，在画图切剖面时应以距离最近的物探解译剖面为参考，同时将剖面经过的钻孔和断层资料应用在剖面编制中。在地质剖面图中，断层线统一用红色，其余的线（地形线、分层界线）用黑色。
2.7其他资料
收集工作区其他相关文字及图件资料，包括区域地质报告、勘探报告及论文等资料。
3.构建三维地质模型
3.1地表模型
地表模型可以将工作区的地形与地貌直观、清楚地展现出来，将来也可以同地层实体模型拼接在一起，用于直接切地质剖面。建立地表模型是三维建模的第一步，也是必不可少的一步。首先，將格式为.dxf的地形文件导人到Surpac软件中，保存为软件默认的.str格式，其次选取两个特定的点，进行线文件2D转换操作，使地形移动到真实的三维空间位置，然后，使用清洁层功能，删除地形线中的交叉点和重复点，对线串进行统一编号，最后，用DTM工具创建地表模型，单独保存。同时也可以利用边界线和地表模型建立地表实体模型。
3.2地层实体模型
建立地层模型是三维地质建模的重点工作，地层模型是整个三维地质建模最重要的成果。首先，将格式为.dxf格式的地质剖面线分别导人到surpac软件中，保存为软件默认的.str格式，每条剖面选取两个特定的点，进行线文件2D转换操作，使剖面移动到真实的三维空间位置，其次，运用线文件工具进行各个地质体的解译，解译线必须是闭合的且一般为顺时针，每个地层解译线需单独保存，解译时应注意相邻地层之间接触空隙的问题，接下来，打开相同地层的解译线，使用创建三角网功能创建地层实体模型，并进行有效性验证，一般需要辅助以手动进行部分三角形连接，然后，使用相同方法将所有涉及的地层进行实体建模，注意各个地层实体模型需单独保存，且修改dtm时对应的线文件也会一同修改，最后，利用事先做好的地表实体模型切割掉多余的部分，使得到的地层实体模型可以和地表模型完美的套合在一起，并单独保存。
3.3断层模型
断层模型是三维地质结构模型的重要组成部分，各个断层的展布不仅可能控制着地层的展布，還可能控制着盆地的边界，因此建立断层模型十分有意义。首先，在制作图切剖面时，已经将断层的信息分别录入，且断层线为红色表示，当地质剖面输入到surpac软件中，断层线被分配了不同的线串号，单独保存出来，其次，根据收集和整理到的断层资料，将surpac软件中的断层线再分类，不同断层用不同的线串号进行保存，接下来，使用创建三角网功能将相同线串号的线进行创建断层模型并保存，同样的，其他线串号的断层线也分别建立断层模型并分别保存起来，最后，将所有断层模型合并成一个断层模型文件并单独保存。
4.结语
（1）三维地质建模过程实质是一种受约束过程，收集及应用的地质资料越丰富，构建的模型就越接近真实地质情况，因此建模前期的地质资料收集与整理工作要给予高度重视。（2）相比传统的二维软件，三维软件进入地质工作者的视野较晚但具有一定的优越性，以Surpac为代表的三维地质建模软件功能十分强大，尤其在地质要素可视化和地质资料综合利用等方面具有显著的优势。（3）我国地质工作进入了新阶段，三维地质建模技术在接下来的地热能勘探、城市地质以及三维地质填图等领域定能发挥重要作用。因此应加快三维地质建模技术的人才培养工作，尤其是盆地建模领域的人才培养。
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